DE102014211108A1 - Refrigerating appliance with hot gas defrosting and defrosting - Google Patents
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Abstract
Ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, umfasst wenigstens eine Lagerkammer (2), einen Verdampfer (3) zum Kühlen der Lagerkammer (2), einen Verdichter (7) zum Antreiben eines Kältemittelflusses durch den Verdampfer (3) und eine Steuereinheit (17), die eingerichtet ist, den Verdichter (7) mit Strom zu versorgen und zwischen einem Normalkühlmodus, in dem Kältemittel auf dem Weg vom Verdichter (7) zum Verdampfer (3) eine Drosselstelle (12) passiert, und einem Abtaumodus umzuschalten, in dem das Kältemittel unter Umgehung der Drosselstelle (12) vom Verdichter (7) zum Verdampfer (3) gelangt. Die Steuereinheit (17) ist ferner zwischen einem Antriebsbetriebsmodus, in dem ein Strom, mit dem die Steuereinheit (17) den Verdichter (7) beaufschlagt, eine den Kältemittelfluss antreibende Bewegung des Verdichters (7) bewirkt, und einem Heizbetriebsmodus umschaltbar, in dem sie den Verdichter (7) mit Strom beaufschlagt, ohne eine Bewegung des Kältemittels zu bewirken.A refrigerator, in particular domestic refrigeration appliance, comprises at least one storage chamber (2), an evaporator (3) for cooling the storage chamber (2), a compressor (7) for driving a refrigerant flow through the evaporator (3) and a control unit (17) is set to power the compressor (7) and to switch between a normal cooling mode in which refrigerant passes on the way from the compressor (7) to the evaporator (3) a throttle point (12), and a defrost mode in which the refrigerant Bypassing of the throttle point (12) from the compressor (7) to the evaporator (3) passes. The control unit (17) is further switchable between a drive operation mode in which a current supplied to the compressor (7) by the control unit (17) causes a refrigerant flow driving movement of the compressor (7), and a heating operation mode in which The compressor (7) energized without causing movement of the refrigerant.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie etwa einen Kühl- oder Gefrierschrank, bei dem ein Verdampfer durch Hindurchleiten von warmem Kältemittel abtaubar ist, sowie ein Verfahren zum Abtauen des Verdampfers in einem solchen Kältegerät.The present invention relates to a refrigerator, in particular a domestic refrigerator such as a refrigerator or freezer, in which an evaporator can be deflated by passing warm refrigerant, and a method for defrosting the evaporator in such a refrigerator.
Das Abtauen eines Verdampfers durch Hindurchleiten von warmem Kältemittel ist bei Großkälteanlagen verbreitet. Es ermöglicht eine energieeffiziente Abtauung, da das hindurchgeleitete Gas seine Wärme überwiegend an den kältesten Stellen des Verdampfers abgibt, so dass, wenn der Verdampfer vereiste und eisfreie Bereiche aufweist, die Wärme hauptsächlich an den vereisten Bereichen abgegeben wird und eine unnötige Erwärmung von bereits abgetauten Teilen des Verdampfers weitgehend vermieden werden kann. Bei Haushaltskältegeräten ist die Heißgasabtauung nicht verbreitet, da die Abwärme der in diesen Geräten verbauten, hocheffizienten Verdichter im Allgemeinen nicht ausreicht, um einen Abtauvorgang in vertretbarer Zeit, ohne übermäßige Erwärmung des in dem Kältegerät gelagerten Kühlguts, durchzuführen, und weil der für ein schnelleres Abtauen nötige Einbau einer Heizeinrichtung zum Erhitzen des Kältemittels zusätzliche Kosten verursacht, die solche Kältegeräte für die Verbraucher unattraktiv machen.The defrosting of an evaporator by passing warm refrigerant is common in large refrigeration systems. It allows for energy-efficient defrosting, since the gas passed through it releases its heat predominantly at the coldest points of the evaporator, so that when the evaporator has iced and ice-free areas, the heat is given off mainly at the icy areas and unnecessary heating of already defrosted parts the evaporator can be largely avoided. For domestic refrigeration appliances, hot gas defrosting is not widespread because the waste heat from the high efficiency compressors installed in these appliances is generally insufficient to carry out a defrosting operation within a reasonable time, without excessive heating of the refrigerated product stored in the refrigerator, and because of faster defrosting necessary installation of a heater for heating the refrigerant causes additional costs that make such refrigerators unattractive to consumers.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, das trotz hoher Energieeffizienz seines Verdichters bei minimalem Kostenaufwand in der Lage ist, ausreichend Heißgas für einen zügigen Abtauvorgang bereitzustellen, bzw. ein kostengünstig implementierbares und effizientes Abtauverfahren anzugeben. Object of the present invention is to provide a refrigeration device, which is despite high energy efficiency of its compressor with minimal cost in a position to provide sufficient hot gas for a rapid defrosting, or specify a cost-implementable and efficient defrosting.
Die Aufgabe wird zum einen gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit wenigstens einer Lagerkammer, einem Verdampfer zum Kühlen der Lagerkammer, einem Verdichter zum Antreiben eines Kältemittelflusses durch den Verdampfer und einer Steuereinheit, die eingerichtet ist, den Verdichter mit Strom zu versorgen und zwischen einem Normalkühlmodus, in dem Kältemittel auf dem Weg vom Verdichter zum Verdampfer eine Drosselstelle passiert, und einem Abtaumodus umzuschalten, in dem das Kältemittel unter Umgehung der Drosselstelle – und folglich unter Ausbleiben der sonst dort auftretenden Abkühlung – zum Verdampfer gelangt, die Steuereinheit ferner zwischen einem Antriebsbetriebsmodus, in dem ein Strom, mit dem die Steuereinheit den Verdichter beaufschlagt, eine den Kältemittelfluss antreibende Bewegung des Verdichters bewirkt, und einem Heizbetriebsmodus umschaltbar ist, in dem sie den Verdichter mit Strom beaufschlagt, ohne eine Bewegung des Kältemittels zu bewirken. Die im Heizbetriebsmodus in den Verdichter eingespeiste elektrische Leistung kann im Verdichter nur als Wärme freigesetzt werden, so dass, wenn im Anschluss an den Heizbetriebsmodus wieder Kältemittel vom Verdichter umgewälzt wird, dieses die Wärme des Verdichters aufnimmt und zum Verdampfer transportiert.The object is achieved on the one hand, by a compressor, in particular a household refrigerator, with at least one storage chamber, an evaporator for cooling the storage chamber, a compressor for driving a refrigerant flow through the evaporator and a control unit which is configured to power the compressor supply and switch between a normal cooling mode in which refrigerant passes a throttle point on the way from the compressor to the evaporator, and a defrost mode in which the refrigerant, bypassing the throttle - and thus absent the otherwise occurring there cooling - passes to the evaporator, the control unit between a driving operation mode in which a flow supplied to the compressor by the control unit causes a movement of the compressor driving the refrigerant flow, and a heating operation mode in which it energizes the compressor without moving the K to cause elimination. The electrical power fed into the compressor in heating mode can only be released as heat in the compressor, so that when refrigerant is recirculated from the compressor following the heating mode of operation, it will absorb the heat from the compressor and transport it to the evaporator.
Um die Umgehung der Drosselstelle bewerkstelligen zu können, sollte ein Kältemittelkreis des Kältegeräts eine Nebenschlussleitung umfassen, die parallel zur Drosselstelle einen Ausgang des Verdichters mit einem Eingang des Verdampfers verbindet, und ein in der Nebenschlussleitung angeordnetes Absperrventil sollte im Normalkühlmodus geschlossen und im Abtaumodus offen sein.In order to be able to bypass the throttle, a refrigerant circuit of the refrigerator should include a shunt line connecting an output of the compressor to an inlet of the evaporator parallel to the choke point, and a shut-off valve located in the shunt line should be closed in the normal cooling mode and open in the defrost mode.
Ein weiteres Absperrventil, das mit der Drosselstelle und dem Verdampfer in Reihe verbunden ist, kann im Abtaumodus geschlossen sein, um das Kältemittel vollständig auf die Nebenschlussleitung zu zwingen; dieses zweite Absperrventil ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da, selbst wenn es fehlt oder offen ist, der geringe Querschnitt der Drosselstelle genügt, um das Kältemittel ganz überwiegend über die Nebenschlussleitung zu leiten.Another shut-off valve connected in series with the restriction and the evaporator may be closed in defrost mode to completely force the refrigerant onto the bypass line; However, this second shut-off valve is not absolutely necessary because, even if it is missing or open, the small cross section of the throttle is sufficient to direct the refrigerant over the shunt line predominantly.
Die Steuereinheit sollte eingerichtet sein, den Heizbetriebsmodus jeweils zeitweilig vor einem Übergang in den Abtaumodus zu aktivieren, um im Abtaumodus eine hohe Temperatur des im Verdampfer zirkulierenden Kältemittels und folglich einen schnellen Abtauvorgang zu erreichen.The control unit should be set to temporarily activate the heating operation mode before transitioning to the defrosting mode to achieve a high temperature of the refrigerant circulating in the evaporator in the defrosting mode, and thus a quick defrosting operation.
Im Bedarfsfall kann, wenn die verfügbare Wärmemenge für ein schnelles Abtauen nicht ausreicht, aus dem Abtaumodus zeitweilig wieder in den Heizbetriebsmodus zurückgeschaltet werden; bevorzugt ist jedoch, mit einer einzigen Heizbetriebsphase jeweils vor Beginn des Abtaumodus auszukommen, da zu Beginn des Abtaumodus, wenn der Verdampfer großflächig bereift ist, der Verdampfer sich größtenteils nicht über 0 °C erwärmen kann, auch wenn das hindurch gepumpte Kältemittel wesentlich wärmer ist, wohingegen in späteren Phasen des Abtauvorgangs, wenn der Verdampfer teilweise eisfrei ist, eine hohe Kältemitteltemperatur zu einer unnötigen Erwärmung dieser eisfreien Bereiche führen kann. Deswegen ist es für einen energieffizienten Abtauvorgang von Vorteil, wenn die Temperatur des Kältemittels beim Übergang in den Abtaumodus hoch ist und im Laufe des Abtaumodus abnimmt.If necessary, if the available amount of heat for a fast defrost is not sufficient, can be switched back from the defrost mode temporarily in the heating operation mode; however, it is preferable to manage with a single heating operation phase before the start of the defrost mode, since at the beginning of the defrost mode, when the evaporator is frosted over a large area, the evaporator for the most part can not heat above 0 ° C, even though the refrigerant pumped through is considerably warmer, whereas in later stages of defrosting, when the evaporator is partially ice-free, a high refrigerant temperature may result in unnecessary heating of these ice-free areas. Therefore, it is advantageous for an energy-efficient defrosting operation when the temperature of the refrigerant is high at the transition to the defrost mode and decreases during the defrosting mode.
Die Steuereinheit kann im einfachsten Falle eingerichtet sein, den Heizbetriebsmodus vor jedem Übergang in den Abtaumodus zu aktivieren. Um den Energieverbrauch beim Abtauen weiter zu reduzieren, kann der Heizbetriebsmodus aber auch an Bedingungen geknüpft sein. Beispielsweise kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Heizbetriebsmodus nur dann zu aktivieren, wenn vor dem Übergang in den Abtaumodus die Temperatur des Verdichters unter einem Grenzwert liegt. Um diese Temperatur zu erfassen, sollte die Steuereinheit mit einem Temperatursensor am Verdichter verbunden sein; als ein solcher Temperatursensor kann ein PTC-Element dienen, das in vielen Verdichtern herkömmlicherweise vorhanden ist, um im Falle einer Überhitzung den Betrieb des Verdichters zu unterbrechen.In the simplest case, the control unit can be set up to activate the heating operating mode before each transition into the defrosting mode. In order to further reduce the energy consumption during defrosting, however, the heating operating mode can also be linked to conditions. For example, the control unit may be configured to activate the heating operation mode only if before the transition in the defrost mode, the temperature of the compressor is below a limit. To detect this temperature, the control unit should be connected to a temperature sensor on the compressor; As such a temperature sensor may serve a PTC element, which is conventionally present in many compressors to interrupt the operation of the compressor in case of overheating.
Eine niedrige Umgebungstemperatur führt zu kurzen oder von langen Stillstandsphasen unterbrochenen Betriebsphasen des Verdichters, so dass bei niedriger Umgebungstemperatur die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass die Verdichtertemperatur niedrig ist und der Verdichter nicht die für einen Abtauvorgang erforderliche Wärmemenge liefern kann. Deswegen kann die Steuereinheit auch mit einem Umgebungstemperatursensor verbunden sein, um den Heizbetriebsmodus zu aktivieren, wenn vor dem Übergang in den Abtaumodus die Umgebungstemperatur unter einem Grenzwert liegt.A low ambient temperature results in short periods of operation of the compressor, which are interrupted by long standstill phases, so that at low ambient temperatures there is a high probability that the compressor temperature is low and the compressor can not supply the amount of heat required for a defrosting operation. Therefore, the control unit may also be connected to an ambient temperature sensor to activate the heating mode of operation when the ambient temperature is below a threshold prior to the transition to the defrost mode.
Als Antriebsaggregat kann der Verdichter einen Asynchronmotor aufweisen. Bei manchen Typen von Elektromotoren, insbesondere bei Asynchronmotoren, ist das Bestromen einer Hauptwicklung nicht ausreichend, um eine Drehung in Gang zu setzen, und es wird eine Hilfswicklung benötigt, um beim Anlaufen des Motors diesen aus einer Gleichgewichtslage auszulenken und seine Drehrichtung vorzugeben. Wenn im Heizbetriebsmodus die Hilfswicklung unbestromt bleibt und folglich keine Drehrichtung vorgegeben wird, können starke Ströme in die Hauptwicklung eingespeist werden und diese aufheizen, ohne dass die Drehung des Motors in Gang kommt.As a drive unit, the compressor may have an asynchronous motor. In some types of electric motors, especially in asynchronous motors, the energizing of a main winding is not sufficient to initiate a rotation, and it is an auxiliary winding needed to deflect when starting the engine from an equilibrium position and specify its direction of rotation. When in the heating mode, the auxiliary winding remains de-energized and consequently no direction of rotation is given, strong currents can be fed into the main winding and heat them up, without the rotation of the motor is started.
Anstatt die Hilfswicklung im Heizbetriebsmodus völlig unbestromt zu lassen, kann auch vorgesehen werden, dass sie von der Steuereinheit kontinuierlich bestromt wird, um so auch die Hilfswicklung für die Wärmeerzeugung zu nutzen.Instead of leaving the auxiliary winding in the heating mode completely energized, can also be provided that it is continuously energized by the control unit, so as to use the auxiliary winding for heat generation.
Um die Bestromung der Hilfswicklung gezielt zu unterdrücken oder aufrecht zu erhalten, kann ein durch die Steuereinheit gesteuerter Schalter mit der Hilfswicklung in Reihe verbunden sein.In order to selectively suppress or maintain the energization of the auxiliary winding, a switch controlled by the control unit may be connected in series with the auxiliary winding.
Alternativ und in an sich bekannter Weise kann ein PTC-Element mit der Hilfswicklung in Reihe verbunden sein, um bei einem Start des Motors, wenn das PTC-Element noch kalt ist, einen zum Starten der Drehung erforderlichen Stromfluss in der Hilfswicklung zu ermöglichen, diesen aber nach kurzer Zeit, in Folge der durch den Stromfluss bedingten Erwärmung des PTC-Elements, abzuschalten bzw. auf eine die Bewegung des Motors nicht signifikant beeinflussende Stromstärke zu reduzieren. Bei einem solchen Motor mit PTC-Element kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Heizbetriebsmodus einzuschalten, in dem sie zunächst den Motor in der zum Starten des Motors üblichen Weise bestromt, um dadurch das PTC-Element zu erhitzen, die Bestromung dann kurzzeitig unterbricht, so dass eine eventuell begonnene Bewegung des Motors zum Stillstand kommen kann, und die Bestromung anschließend wieder aufnimmt, so dass zwar die Hauptwicklung mit Strom versorgt ist und Wärme erzeugt, in Ermangelung eines signifikanten Stromflusses in der Hilfswicklung der Motor jedoch im Stillstand verharrt.Alternatively and in a manner known per se, a PTC element may be connected in series with the auxiliary winding in order to enable a current flow in the auxiliary winding, which is required for starting the rotation, when the motor is still cold when the PTC element is still cold but after a short time, as a result of the heating caused by the current flow of the PTC element, turn off or to reduce a not significantly affecting the movement of the motor current. In such a motor with a PTC element, the control unit may be configured to turn on the heating operation mode by first energizing the motor in the manner conventional for starting the engine to thereby heat the PTC element, then momentarily interrupting the energization that a possibly started movement of the motor can come to a standstill, and then resumes the energization, so that although the main winding is supplied with power and generates heat, in the absence of a significant current flow in the auxiliary winding of the engine, however, remains at a standstill.
Ein Start des Verdichters kann auch dadurch verhindert werden, dass am Ausgang des Verdichters ein zu hoher Druck herrscht, gegen den der Verdichter anarbeiten muss. Daher besteht, unabhängig von der Bauart des Motors, ferner die Möglichkeit, den Heizbetriebsmodus zu aktivieren, indem der Verdichter kurzzeitig betrieben wird, um an seinem Ausgang einen Druck aufzubauen, der hoch genug ist, um, wenn der Verdichter kurzzeitig angehalten worden ist, ein erneutes Anlaufen zu verhindern.A start of the compressor can also be prevented by the fact that at the outlet of the compressor is too high pressure against which the compressor has to work. Therefore, regardless of the type of engine, it is also possible to activate the heating operation mode by operating the compressor for a short time to build up at its output a pressure high enough to stop when the compressor has been stopped for a short time prevent restarting.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers, der in einem Normalkühlmodus von einem Verdichter über eine Drosselstelle mit Kältemittel beaufschlagbar ist, mit den Schritten:
- a) Betreiben des Verdichters in einem Heizbetriebsmodus, in dem der Verdichter mit Strom beaufschlagt wird, ohne eine Bewegung von Kältemittel anzutreiben, dann
- b) Betreiben des Verdichters in einem Antriebsbetriebsmodus, in dem das das Kältemittel vom Verdichter unter Umgehung der Drosselstelle zum Verdampfer befördert wird.
- a) operating the compressor in a heating mode of operation in which the compressor is energized without driving a movement of refrigerant, then
- b) operating the compressor in a drive mode of operation, in which the refrigerant is conveyed from the compressor, bypassing the throttle point to the evaporator.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:Show it:
Das in
Ein Auslass des Verdampfers
Die Absperrventile
Während des Normalkühlmodus schlägt sich Reif auf den Verdampfer
Da bei jedem Öffnen einer Tür des Gehäuses
Direktere Methoden zum Nachweis des Reifs auf dem Verdampfer
Wenn die Steuereinheit
Im Heizbetriebsmodus versorgt die Steuereinheit
Um anschließend in den Abtaumodus umzuschalten, schließt die Steuereinheit
Die Dauer des Abtaumodus kann fest vorgegeben sein, vorzugsweise ist sie bedarfsabhängig variabel. Um eine solche bedarfsabhängige Variabilität zu erzielen, kann z. B. die Reifmenge am Verdampfer
Die Logikeinheit
Einem zweiten Verfahren zu Folge hält die Logikeinheit
Wenn der Motor
In der Ausgestaltung der
Um eine Heizbetriebsphase einzuleiten, öffnet die Logikeinheit
Wenn auf diese Weise der Verdichter
Die für das Abtauen ausreichende Temperatur ist deutlich niedriger als diejenige, die das PTC-Element
Wie oben beschrieben, kann eine Kontrolle darüber, ob eine Bestromung des Motors
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäuse casing
- 22
- Lagerkammer storage chamber
- 33
- Verdampfer Evaporator
- 44
- Verdampferkammer evaporator chamber
- 55
- Ventilator fan
- 66
- Saugleitung suction
- 77
- Verdichter compressor
- 88th
- Druckleitung pressure line
- 99
- Verzweigung branch
- 1010
- Verflüssiger condenser
- 1111
- Absperrventil shut-off valve
- 1212
- Drosselstelle restriction
- 1313
- Niederdruck-Leitungsabschnitt Low-pressure line section
- 1414
- Zusammenfluss confluence
- 1515
- Nebenschlussleitung Shunt line
- 1616
- Absperrventil shut-off valve
- 1717
- Steuereinheit control unit
- 1818
- Temperatursensor temperature sensor
- 1919
- Temperatursensor temperature sensor
- 2020
- Motor engine
- 2121
- Logikeinheit logic unit
- 2222
- Relais relay
- 2323
- Umrichter inverter
- 2424
- Hauptwicklung main winding
- 2525
- Strang strand
- 2626
- Hilfswicklung auxiliary winding
- 2727
- Überhitzungsschutzelement Overheating protection element
- 2828
- Relais relay
- 2929
- PTC-Element PTC element
- 3030
- Relais relay
- 3131
- Messspannungsquelle Measuring voltage source
- 3232
- Messinstrument gauge
Claims (15)
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